原文传递
基于刚柔耦合模型的鼓式制动器动力仿真及热性能分析
| 论文题名： | 基于刚柔耦合模型的鼓式制动器动力仿真及热性能分析 |
| 关键词： | 鼓式制动器;刚柔耦合模型;动力仿真;热性能分析 |
| 摘要： | 鼓式制动器是将汽车行驶的动能转化为热能散发到大气中，用来使汽车减速或者停止的机构。鼓式制动器广泛应用于小型乘用车的后轮制动器上以及大部分的商用车上，是制动系统中最重要的部分，然而鼓式制动器在制动过程中会产生低频振动，严重影响乘员的舒适性及汽车的使用寿命，另外制动鼓还经常会发生轴向断裂，造成制动器失效而导致交通事故的频发，为了更确切的分析造成以上现象的原因，本文通过建立鼓式制动器刚柔耦合仿真模型及有限元热结构耦合模型对制动器的工作状态进行模拟研究，分析造成制动器振动、断裂的主要原因，为鼓式制动器的设计提供可靠依据，并相应地提出了解决的措施。主要内容如下: 1)首先对鼓式制动器进行了理论力矩计算，并算出仿真所需的整车等效转动惯量及车辆制动时的鼓的初角速度等参数，接着用三维CATIA软件建立了鼓式制动器各个零部件模型，并对其进行装配，得到鼓式制动器的总成装配模型，为后面的动力及热分析提供模型基础。 2)运用三维几何建模软件CATIA和多体动力学仿真软件ADAMS间的接口，生成多体动力学仿真环境下的鼓式制动器实体模型，然后将利用有限元软件生成模态中性文件并导入多体动力学软件中建立刚柔耦合模型，添加运动副、运动副摩擦力及弹簧阻力，建立运动及动力学模型，仿真车辆在一次紧急制动下的工况，输出凸轮上载荷、制动鼓的加速度曲线及快速傅立叶变换曲线、摩擦衬片上的节点压力曲线等相关数据，计算制动力矩与理论计算值比较验证了模型的正确性，并针对结果对鼓式制动器的低频振动作了简要分析。 3)为进一步考虑制动鼓的实际工作情况，分析鼓开裂失效的原因，在综合考虑结构场的应力及温度场的基础上，建立制动器热结构分析有限元模型并导入上节的动力仿真边界条件在ABAQUS中进行鼓式制动器的热结构耦合分析，得出鼓式制动器在相互耦合作用下的温度应力分布规律，基于仿真模型考察了材料、摩擦系数及不同的载荷对制动鼓温升的影响，分析了制动鼓开裂失效原因并提出相应的措施。 结果表明:在制动的过程中领从蹄促动力大致呈2～3倍的关系，从蹄的振动相对剧烈，整个鼓式制动器的低频振动较严重，针对其产生的原因提出通过改善摩擦片的材料特性及施加阻尼器来降低振动的方法;法兰盘处机械应力集中及摩擦副区域的残余拉应力是导致制动鼓断裂的主要原因，设计时可以从增大过渡圆角及降低鼓的温升等方面来进行改进，选择比热容大的材料能更有效降低鼓的温升，大的摩擦系数虽能提高制动效能但同时会加剧鼓的温升。 |
| 作者： | 周吉祥 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 孙桓五 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 太原理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
